血流限制訓練對中老年膝骨性關節炎治療探究

陳昆 河南理工大學體育學院

伴隨著年齡的增長，中老年人最常出現的運動疾病之一就是膝關節骨性關節炎。關于中老年膝骨性關節炎的治療方法目前有多種治療手段，從保守治療到手術治療，各有側重不盡相同。下肢肌肉萎縮和肌肉無力是患有膝關節骨關節炎和經歷膝關節術后常見的問題。為使患者膝關節周圍力量恢復到相對正常水平，進行一定強度的抗阻訓練是必不可少的，有研究顯示在運動訓練中增加肌肉體積所需的最小阻力負荷為 70%-85%1RM（repetition maximum，RM），提高肌肉力量則至少需要60%-70%1RM 強度。對于中老年膝骨性關節炎患者，由于膝關節力學結構紊亂，在進行較大阻力運動時極容易出現疼痛，而不能配合完成訓練。因此，探索針對膝關節功能訓練更加有效的方法，顯得尤為重要。當前國外流行一種新式訓練方法，在阻止下肢血流的前提下，進行膝關節抗小負荷阻力進行訓練，進而改善膝關節功能狀態，以提升其運動表達能力，該技術在國內稱為血流限制訓練。

一、血流限制訓練

（一）血流限制訓練的概述

血流限制訓練（Blood Flow Restriction Training，BFRT）是由日本教授佐藤義昭于1966 年提出，伴隨著大眾體育運動的興起，近些年來備受醫學界與體育界的關注。血流限制訓練通過特制的設備對肢體近端進行加壓，從而限制肢體內血液的流動，血流限制（Blood Flow Restriction，BFR）處理后，采用20%-30%1RM 最大重復力量（1Repetition maximum，1RM）進行抗阻訓練。加壓訓練的新興運動理念提出后，是對傳統高強度抗阻訓練模式的挑戰，不僅改變了訓練的控制要素，也深深地影響著未來力量訓練的發展變化。采用此種方法既能很好地避免高強度抗阻訓練所存在的各種風險，又能達到和高強度抗阻訓練相似的效果，該方法正逐步向肌肉骨骼損傷康復中應用。

（二）血流限制訓練的作用機制

傳統力量訓練中引起肌肉生長變強的運動強度至少應超過70%1RM，而血流限制訓練結合較低強度的運動量就可以誘導肌細胞肥大，肌肉力量增強。目前有許多實驗研究試圖對血流限制訓練可能的內在機制進行解釋，但目前仍未有明確定論。雖然目前產生決定性作用的機制尚不清晰，但當下主要認為是機械應力和缺血缺氧環境中代謝應激兩種生理機制，且這兩種生理機制相互協同作用，影響內在多條生物信息通道，刺激機體分泌相關因子，促進肌肉細胞肥大增生。

骨骼肌因受到機械壓力負荷的影響導致機械應力發生改變，誘導各種信號通路激活顯著，促進肌肉細胞肥大生長。有研究顯示，血流限制訓練主要通過MAPK 信號傳導增加蛋白質合成來促進肌肉肥大，同時通過抑制蛋白酶體和肌肉生長抑制素，防止肌肉萎縮。此外，mTOR 信號通路的激活也是一種重要的細胞生長機制，可幫助解釋經血流限制訓練之后肌肉蛋白合成增強的過程。在人體骨骼肌細胞中IGF-1 激活蛋白激酶（Akt）的產生，其誘導雷帕霉素靶蛋白（mTOR）刺激蛋白質進行翻譯，從而制造更多的肌蛋白細胞。

代謝應激水平增加是肌肉細胞生長的另一主要機制。一項試驗研究顯示，持續性血流限制訓練過程中肌內代謝物質、pH值以及快肌纖維募集的變化與高強度訓練類似，其表現出與高強度阻力訓練相同的代謝應激水平。多余的肌內代謝物，可能是引起生長激素分泌水平變化的原因。

（三）血流限制訓練的應用

1.競技體育領域

體能是競技能力構成的核心要素之一，體能訓練過程力量素質是練習環節的重中之重。在競技體育中，某些運動項目的取勝關鍵就是肌肉力量，所以，采取高效率增強肌肉力量的訓練方式是運動訓練的核心問題。傳統大強度抗阻訓練是目前公認的力量訓練方式，但傳統力量訓練也表現出明顯的缺點，如訓練周期長、訓練強度過大、易造成肌肉關節損傷等。然而加壓訓練可以彌補傳統力量訓練的不足，它具有訓練強度小、練習時間短、力量增長快的優勢。有研究顯示，在一些運動項目中加壓訓練可以替代傳統阻力訓練，且訓練強度更小、訓練時間縮短、運動損傷概率更低。所以，加壓訓練在競技運動領域有較大的發展空間，且有更多的訓練問題可以進行研究探討。

2.康復醫學領域

伴隨著加壓訓練的研究不斷深入，有學者意識到加壓訓練的生理機制對運動疾病的后期恢復有重要的積極意義。有學者嘗試將加壓訓練應用在運動損傷后的骨關節康復與腦損傷后的功能康復以及高血壓等慢性疾病的臨床恢復，其取得良好臨床療效，引發醫學界廣泛關注。臨床醫學研究顯示，將膝關節術后恢復患者的康復訓練中增加兩周的加壓訓練，其結果評定發現加壓訓練組優于傳統康復訓練組。另外一項關于膝關節臨床研究中發現，在進行加壓訓練后膝關節原有的疼痛和積液得到緩解，膝關節運動功能明顯改善。

3.航空航天醫學領域

綜上所述，運動訓練是限制血流訓練目前應用最廣泛的領域，其訓練目的主要是增加肌力、促進肌肉肥大、防止肌肉萎縮、改善有氧運動能力等，多項實驗證明限制血流訓練與高負荷運動訓練結果相似。通常認為使用40%-80%的肢體閉塞壓進行血流限制訓練安全且有效。在血流限制與抗阻訓練聯合使用時，一般認為20%-30%1RM 的低強度抗阻訓練可以明顯增加肌肉的體積和強度，達到高強度抗阻訓練相似的效果。限制血流訓練可應用在急性損傷、慢性損傷、日常訓練以及術后康復當中。有實驗顯示血流限制訓練還可以減輕病損部位疼痛，增強肢體本體感覺，這一技術優勢，非常適合中老年膝關節骨性關節炎的治療。

二、膝關節骨性關節炎

（一）膝關節骨性關節炎的概述

膝關節骨性關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是全球共同面臨的公共衛生問題。流行病學顯示，我國KOA 的患病率在5.4%-30.5%，多發于中老年患者，女性發病率高于男性。該病容易導致慢性殘疾，極大地影響患者的身心健康。隨著我國社會老齡化不斷加劇，該病在我國的發病率呈逐年增長趨勢。膝關節骨性關節炎是嚴重影響中老年患者生活質量的一種骨關節疾病。其病理學特點為關節軟骨的變性、皴裂、軟骨下骨硬化和囊性變，以及關節邊緣性的骨質增生、骨贅形成。其表現特征主要以屈膝負重活動時疼痛加重為特征，具體表現為步行或上下樓梯時疼痛加重，膝關節水腫明顯，活動時有摩擦音，可出現關節畸形、關節活動度下降甚至關節完全不能活動，喪失關節活動功能。當前診斷主要依靠臨床表現和影像學檢查，磁共振成像對該疾病的診斷有很好效果。

（二）中老年膝關節骨性關節炎的形成因素

膝關節骨性關節炎是一種以退行性病理改變為基礎的慢性進行性關節疾病，骨性關節炎與年齡、肥胖、炎癥、創傷及遺傳因素有密切關系。

1.年齡

膝關節骨性關節炎發病率伴隨年齡增長而升高，以膝關節軟骨退行性變較為常見，其關節長期積累性勞損是主要致病因素。

2.體形肥胖人群

流行病學研究數據顯示，膝關節骨性關節炎的發病率與體重肥胖值成正相關。肥胖人群體質量增加直接導致膝關節機械性磨損加重，此外，下肢肌肉力量、身體力線、步態模式等相互之間的關系，均可以對膝關節周圍的力學分布造成影響。

3.從事特殊行業人員

某些特殊的職業在工作中會長時間對關節軟骨施加高強度應力，從而導致關節軟骨磨損，進而導致骨性關節炎的形成。諸如，職業舞蹈運動員、職業體育運動員以及從事高強度體力運動的工作人員。

4.膝關節外傷史

膝關節遭受意外損傷后，可能會對關節周圍韌帶以及半月板造成損害，甚至可能出現骨折。膝關節損傷導致關節的結構功能紊亂，膝關節內部壓力失衡，增加關節軟骨負荷，進而導致膝關節骨性關節炎。

（三）中老年膝關節骨性關節炎的常用治療手段

針對中老年膝關節骨性關節炎的治療種類比較多，治療方式可以分為保守治療與手術治療；治療理論模型分可分為中醫治療模型與西醫治療模型。

1.保守治療方法

保守治療的方法有很多，常用的治療方法如下：

（1）藥物治療：藥物治療是臨床中最常用的方法，主要臨床目的是改善癥狀與改變病情發展。一般會使用：鎮痛藥、非類固醇類抗炎藥（NSAIDs）、糖皮質激素關節內注射、維生素C、硫酸氨基葡萄糖、雙瑞醋因、透明質酸鈉、骨重吸收藥等。此外，中醫藥在治療膝關節骨性關節炎方面也有非常成熟的治療方法。

（2）物理治療：一般選用超短波、中頻電、磁療、沖擊波、偏振光等物理元素進行治療。

（3）運動干預：通過運動的方式，改善膝關節周圍的組織張力，調節膝關節在運動中的力學分布。通常會強化股四頭肌、臀肌、增強核心穩定等。

2.手術治療方法

必要的時候選擇手術治療，一般選擇關節鏡手術、截骨矯形術、單髁置換術、全膝關節置換術。

三、血流限制訓練在中老年膝關節骨性關節炎的應用方案

多項研究報告顯示，血流限制訓練具有和高強度抗阻訓練較為相似的效果，肌肉的維度和肌肉的力量都有明顯的提高，且避免了訓練過程中的膝關節疼痛出現；其效果遠比單純低強度抗阻訓練要好的多。在實踐應用中，血流限制訓練的收益效果受到血流限制程度和訓練變量以及個體特征差異的影響，主要包括訓練負荷、訓練強度、訓練時間、訓練頻率、限制壓力、袖帶寬度和肢體圍度。

（一）訓練負荷

在血流限制訓練的過程中，一般選取的負荷量偏小，目前常采用的運動負荷量為20%-30%1RM，實驗數據顯示，血流限制訓練聯合低負荷抗阻訓練可以有效增強肌肉力量，減輕關節疼痛。Ferraz 等在一項對比試驗中，把48 例膝關節骨關節炎患者隨機分為30%1RM 的低強度訓練組和80%1RM 高強度阻力訓練組。兩組患者均進行12 周運動訓練后，實驗數據顯示，血流限制訓練組和高強度阻力訓練組股四頭肌肌肉力量和膝關節運動功能均得到提高，且血流限制訓練組患者疼痛改善效果顯著。這樣的結局可能與血流限制訓練選擇的小負荷量有關，避免了膝關節在運動中承受較大的壓力沖擊。

（二）訓練強度

目前關于血流限制訓練的試驗研究中，常用到的運動強度方案為：一個訓練過程分4 組完成，共重復練習75 次，第1 組重復30 次，后3 組分別重復15 次；還有一些試驗會選擇3-5 組訓練方案，每組10-30 次不等；在查閱文獻資料中還發現有些試驗方案選擇運動至力竭的運動強度。

（三）訓練頻率

目前大多試驗訓練選擇每周3-4 次，持續訓練時間2-15周不等。試驗研究顯示，每周練習3 次，持續訓練2-4 周，患者伸膝和屈膝峰力矩顯著增加，功能得到改善。

（四）間歇時間

在血流限制結合低負荷抗阻訓練過程中，普遍采用30-60s，有部分研究實驗組選擇間歇3min。在實驗訓練過程中，為保證充分的血管阻塞，一般建議組間休息時保持持續加壓。

四、血流限制訓練的安全性

從目前的文獻報道看，血流限制訓練的不良事件發生率較低，但也有一些學者指出在訓練后，可能會導致延遲性肌肉酸痛、肢體麻木、甚至橫紋肌溶解等不良反應，存在一定風險。日本學者對一項超過12000 名的受試對象進行加壓訓練研究調查，該調查數據顯示，加壓訓練后副作用出現較少（癥狀包括：頭暈、麻木、瘙癢），且在本次大規模實驗中未出現嚴重不良事件（諸如血栓或腦梗死等）。同時，有學者提出延遲性肌肉酸痛、橫紋肌溶解很有可能是因為個體不經常運動的常有反應，與該訓練方法無關。訓練過程中出現的肢體麻木現象，通常是短暫的一過性反應，主要原因是血流限制導致周圍神經缺血缺氧造成肢體麻木現象，一般在解除壓力之后癥狀很快得到改善或者癥狀消失。

總而言之，在訓練之前進行必要的禁忌癥篩查和個性的運動處方，再配合適當的醫務監督是保證血流限制訓練安全操作的前提。

五、總結

血流限制訓練已被證實可以增強肌肉圍度與肌肉力量，對改善膝關節功能減輕膝關節病痛有明顯的效果。采用小的運動負荷訓練以取得運動能力的改善，該方法是運動訓練方法的一大突破，改變了以往必須采用大負荷量的訓練理念，開辟了運動訓練學的新理論模型。血流限制訓練在中老年膝關節骨性關節炎的治療中，未來的研究應多關注個性化的運動處方設定，特別是關于限制壓力的設定，以及及時記錄不良事件，以便更好地了解該方法的相關風險。